一种依靠人力的驱动机构和依靠人力驱动的健身器材的制作方法

本发明涉及驱动机构，尤其涉及人力驱动机构。

背景技术：

目前的跑步机可以分为两类：电动和非电动跑步机。对于电动跑步机，用户需要调整跑步机的速度以便以所需的速度行走或跑步。使用者必须走路或跑步或增加跑带的倾斜度以获得更强烈的运动。对于许多用户来说，提高速度或倾斜可能会伤害他们的膝盖甚至危及用户的安全。对于常规的非电动跑步机，由于跑带和脚踏板的上表面之间的摩擦阻力需要由使用者克服，因此难以在不显着增加跑带的倾斜度的情况下达到所期望的跑步速度。在大多数情况下，增加跑带的倾斜是更高强度锻炼的唯一选择。目前的非电动跑步机很难达到预期的跑步速度，因此显著地限制了非电动跑步机的使用。自从跑步机成为最受欢迎的健身器材以来，已经进行了大量的研究，但到目前为止在非电动跑步机上还没有取得重大突破。woodway的弧面履带跑步机是完全依靠使用者的重力使履带沿斜面下滑，该运动方式难以大量推广。

技术实现要素：

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种依靠人力的驱动机构，实现人力带动操作机构往复运动，并且通过储能部分帮助操作机构在往复运动过程中越过死点。

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种手动式跑步机，通过用户手的驱动来带动跑带移动，从而在使用者发生意外时跑带可以立即停下，降低了跑步机发生安全事故的可能性。

本发明提供了一种依靠人力的驱动机构，包括：用于供使用者施加驱动力的操作部分、用于将驱动力传输到转动轴的传动部分；

所述操作部分在使用者的作用下在一定范围内往复运动或做圆周运动，所述传动部分将使用者施加的力转换为所述转动轴沿着一个方向连续转动的驱动力；

还包括在操作部分往复运动或圆周运动过程中周期性储蓄能量的储能部分，所述储能部分在操作部分周期性运动至接近死点时释能帮助其越过死点。

在一较佳实施例中：所述储能部分在周期性储能阶段依靠弹簧或磁体储能。

在一较佳实施例中：所述储能部分包括一固定端和一联动端；所述储能部分在储能阶段时，所述联动端向着远离固定端的方向移动。

在一较佳实施例中：所述储能部分包括一枢接端和一绕着枢接端摆动的摆动端；所述摆动端与一弹簧的自由端连接；

当所述操作部分未运动至死点时，所述摆动端正向摆动以拉伸弹簧储能。

在一较佳实施例中：所述操作部分在往复运动或圆周运动的过程中带动一凸轮转动；

所述操作部分未运动至死点时，所述凸轮与储能部分抵靠以带动摆动端正向摆动；

所述操作部分运动至接近死点时，所述摆动端在弹簧复位力的带动下反向摆动，其与凸轮之间的抵靠作用力带动凸轮继续转动。

在一较佳实施例中：所述储能部分还包括复位轮，其随着摆动端的摆动而摆动，并且在摆动过程中始终与所述凸轮抵靠，并沿着凸轮滑动。

在一较佳实施例中：所述操作部分包括第一操作件和第二操作件，其在使用者的作用下在一定范围内往复运动或圆周运动，并且第一操作件和第二操作件的运动方向相反。

在一较佳实施例中：所述第一操作件和第二操作件为手柄或者踏板。

本发明还提供了一种依靠人力驱动的健身器材，包括：用于供使用者施加驱动力的操作部分、用于将驱动力传输到第一转动轴的第一传动部分、以及健身部分；

所述操作部分在使用者的作用下在一定范围内往复运动或圆周运动，所述第一传动部分将使用者施加的力转换为所述第一转动轴沿着一个方向连续转动的驱动力；所述第一转动轴通过第二传动部分带动健身部分的第二转动轴转动。

在一较佳实施例中：所述操作部分包括第一操作件和第二操作件；所述第一操作件和第二操作件的运动方向相反。

在一较佳实施例中：所述第一操作件和第二操作件的下端为枢接端，使得所述第一操作件和第二操作件分别绕着枢接端摆动；所述第一传动部分通过第一操作件的两端之中的某点与第一转动轴连接。

在一较佳实施例中：所述第一传动部分为曲柄传动机构，所述第一操作件和第二操作件分别通过曲柄传动机构连接至所述第一转动轴，耦合为反向互动。

在一较佳实施例中：还包括在操作部分往复运动或圆周运动过程中周期性储蓄能量的储能部分，所述储能部分在操作部分运动至接近死点时释能使其越过死点。

在一较佳实施例中：所述储能部分在周期性储能阶段依靠弹簧储能。

在一较佳实施例中：所述储能部分包括一固定端和一联动端；所述储能部分在储能阶段时，所述联动端向着远离固定端的方向移动。

在一较佳实施例中：所述储能部分包括一枢接端和一绕着枢接端摆动的摆动端；所述摆动端与一弹簧的自由端连接；

当所述操作部分未运动至死点时，所述摆动端正向摆动以拉伸弹簧储能。

在一较佳实施例中：所述操作部分在往复运动或圆周运动的过程中带动一凸轮转动；

所述操作部分未运动至死点时，所述凸轮与储能部分抵靠以带动摆动端正向摆动；

所述操作部分运动至接近死点时，所述摆动端在弹簧复位力的带动下反向摆动，其与凸轮之间的抵靠作用力带动凸轮继续转动。

在一较佳实施例中：所述储能部分还包括复位轮，其随着摆动端的摆动而摆动，并且在摆动过程中始终与所述凸轮抵靠，并沿着凸轮滑动。

在一较佳实施例中：所述第一传动部分包括与第一转动轴同轴设置的超越离合器或者飞轮；所述第二传动部分包括与第二转动轴同轴设置的超越离合器或者飞轮。

在一较佳实施例中：所述第一传动部分还包括曲柄传动机构，所述第一操作件和第二操作件分别通过曲柄传动机构连接至所述第一转动轴的两端，耦合为反向互动。

在一较佳实施例中：所述第二传动部分还包括安装在第一转动轴上的第一链轮，其通过第一链条连接到第二链轮，第二链轮安装在第三转动轴上，第三转动轴带动第一齿轮转动，第一齿轮和第二齿轮啮合，并且第二齿轮安装在第四转动轴上；第三转动轴带动第一齿轮和第二齿轮转动，使得第四转动轴与第三转动轴反向转动；

所述第四转动轴通过万向节连接到连杆和第五转动轴；

第三链轮连接到第五转动轴；第二链条将第三链轮与第四链轮连接在一起；第四链轮与第二转动轴同轴设置，通前第四链轮带动第二转动轴转动。

在一较佳实施例中：所述健身器材包括但不限于跑步机，所述健身部分包括但不限于环形跑带。

本发明还提供了一种依靠人力驱动的健身器材，包括：用于供使用者施加驱动力的操作部分、用于将驱动力传输到第一转动轴的第一传动部分、以及健身部分；

所述第一传动部分将使用者施加的力转换为所述第一转动轴沿着一个方向连续转动的驱动力；所述第一转动轴通过第二传动部分带动健身部分的第二转动轴转动；

还包括在操作部分往复运动或圆周运动过程中周期性储蓄能量的储能部分，所述储能部分在操作部分周期性运动至接近死点时释能使其越过死点。

在一较佳实施例中：所述储能部分在周期性储能阶段依靠弹簧或磁体储能。

在一较佳实施例中：所述储能部分在储能阶段包括一固定端和一联动端；所述储能部分在储能阶段时，所述联动端向着远离固定端的方向移动。

在一较佳实施例中：所述储能部分包括一枢接端和一绕着枢接端摆动的摆动端；所述摆动端与一弹簧的自由端连接；

当所述操作部分未运动至死点时，所述摆动端正向摆动以拉伸弹簧储能。

在一较佳实施例中：所述操作部分在往复运动或圆周运动的过程中带动一凸轮转动；

所述操作部分未运动至死点时，所述凸轮与储能部分抵靠以带动摆动端正向摆动；

所述操作部分运动至接近死点时，所述摆动端在弹簧复位力的带动下反向摆动，其与凸轮之间的抵靠作用力带动凸轮继续转动。

在一较佳实施例中：所述操作部分包括第一操作件和第二操作件，其在使用者的作用下在一定范围内往复运动或圆周运动，并且第一操作件和第二操作件的运动方向相反。

在一较佳实施例中：所述第一传动部分为曲柄传动机构，所述第一操作件和第二操作件分别通过曲柄传动机构连接至所述第一转动轴的两端，耦合为反向互动。

在一较佳实施例中：所述第一传动部分还包括曲柄传动机构，所述第一操作件和第二操作件分别通过曲柄传动机构连接至所述第一转动轴的两端，耦合为反向互动。

在一较佳实施例中：所述第二传动部分还包括安装在第一转动轴上的第一链轮，其通过第一链条连接到第二链轮，第二链轮安装在第三转动轴上，第三转动轴带动第一齿轮转动，第一齿轮和第二齿轮啮合，并且第二齿轮安装在第四转动轴上；第三转动轴带动第一齿轮和第二齿轮转动，使得第四转动轴与第三转动轴反向转动；

所述第四转动轴通过万向节连接到连杆和第五转动轴；

第三链轮连接到第五转动轴；第二链条将第三链轮与第四链轮连接在一起；第四链轮与第二转动轴同轴设置，通前第四链轮带动第二转动轴转动。

在一较佳实施例中：所述健身器材包括但不限于跑步机，所述健身部分包括但不限于环形跑带。

本发明还提供了一种依靠人力驱动的健身器材，包括：用于供使用者施加驱动力的操作部分、用于将驱动力传输到第一转动轴的第一传动部分、以及健身部分；

所述第一传动部分将使用者施加的力转换为所述第一转动轴沿着一个方向连续转动的驱动力；所述第一转动轴通过第二传动部分带动健身部分的第二转动轴转动；

所述第一传动部分包括与第一转动轴同轴设置的超越离合器或者飞轮；所述第二传动部分包括与第二转动轴同轴设置的超越离合器或者飞轮。

在一较佳实施例中：还包括在操作部分往复运动或圆周运动过程中周期性储蓄能量的储能部分，所述储能部分在操作部分运动至接近死点时释能使其越过死点。

在一较佳实施例中：所述储能部分在周期性储能阶段依靠弹簧或磁体储能。

在一较佳实施例中：所述储能部分在储能阶段包括一固定端和一联动端；所述储能部分在周期性储能阶段时，所述联动端向着远离固定端的方向移动。

在一较佳实施例中：所述储能部分包括一枢接端和一绕着枢接端摆动的摆动端；所述摆动端与一弹簧的自由端连接；

当所述操作部分未运动至死点时，所述摆动端正向摆动以拉伸弹簧储能。

在一较佳实施例中：所述操作部分在往复运动或圆周运动的过程中带动一凸轮转动；

所述操作部分未运动至死点时，所述凸轮与储能部分抵靠以带动摆动端正向摆动；

所述操作部分运动至接近死点时，所述摆动端在弹簧复位力的带动下反向摆动，其与凸轮之间的抵靠作用力带动凸轮继续转动

在一较佳实施例中：所述操作部分包括第一操作件和第二操作件，其在使用者的作用下在一定范围内往复运动或圆周运动，并且第一操作件和第二操作件的运动方向相反。

在一较佳实施例中：所述第一操作件和第二操作件的下端为枢接端，使得所述第一操作件和第二操作件分别绕着枢接端摆动；所述第一传动部分通过第一操作件的侧壁与第一转动轴连接。

在一较佳实施例中：所述第一传动部分还包括曲柄传动机构，所述第一操作件和第二操作件分别通过曲柄传动机构连接至所述第一转动轴的两端，耦合为反向互动。

在一较佳实施例中：所述第二传动部分还包括安装在第一转动轴上的第一链轮，其通过第一链条连接到第二链轮，第二链轮安装在第三转动轴上，第三转动轴带动第一齿轮转动，第一齿轮和第二齿轮啮合，并且第二齿轮安装在第四转动轴上；第三转动轴带动第一齿轮和第二齿轮转动，使得第四转动轴与第三转动轴反向转动。

在一较佳实施例中：所述第四转动轴通过万向节连接到连杆和第五转动轴；

第三链轮连接到第五转动轴；第二链条将第三链轮与第四链轮连接在一起；第四链轮与第二转动轴同轴设置，通前第四链轮带动第二转动轴转动。

在一较佳实施例中：所述健身器材包括但不限于跑步机，所述健身部分包括但不限于环形跑带。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种依靠人力的驱动机构，通过设置储能部分在操作部分往复运动和圆周运动的过程中，周期性地发生储能和释能。从而帮助操作部分在圆周运动或者往复运动的过程中克服死点。

本发明提供了一种依靠人力驱动的健身器材，在传动部分中具有至少一个飞轮或超越离合器将动力从操作部分传递到健身部分。为了产生平稳且恒定的驱动力，在第一传动部分中使用飞轮或超越离合器和操作部分联接来驱动跑带以适应用户的步调。而且，第二传动部分通过至少一个飞轮或超越离合器将动力传递到跑带或第二转动轴。跑带通过施加在操作部分上的力来驱动。但跑带的运动不会驱动操作部分。操纵部采用固定运动幅度并利用储能部分来帮助手柄通过运动死点。从而实现了跑动的过程中，必须通过手驱动手柄才可以带动跑带运动，这样用户一旦发生意外，跑带就会停止运动，这样就可以避免用户在跑步过程中发生意外。并且通过手来驱动跑带，这样在跑步过程中，用户的上半身也得到了锻炼，从而达到全身运动的效果，在较短的时间内就可以达到良好的运动效果。

附图说明

图1-5是具有固定运动幅度的两反向互动手柄驱动跑步机的一个示例，其中：

图1是具有固定运动幅度的两反向互动手柄驱动跑步机的透视图。

图2是图1的传动装置a部分的放大图。

图3是图1的视图b部分的后视图。

图4是图1的视图c部分的右侧视图。

图5是图1的视图d部分的左侧视图。

具体实施方式

本公开将被视为本发明的实施例，并且不旨在将本发明限制于由以下附图或描述所示的特定实施例。

如图1-5所示，手动跑步机具有基本结构，例如底座40，脚踏板框架41，跑带前轴31，跑带后轴39，飞轮24和32，以及环形跑带30。环形跑带30的前端和后端分别绕设在跑带前轴31，跑带后轴39上。

操作部分包括第一和第二操作件，第一和第二操作件又分别包括上手柄1、36，下手柄4、33，下手柄4和33分别连接到上手柄1和36以形成所述第一和第二操作件。第一操作件和第二操作件分成上手柄和下手柄是为了方便拆卸装箱，节省包装体积。实际应用中，当然也可以将第一操作件和第二操作件做成一整个手柄，属于本实施例的简单替换。

传动部分分为设置在第一操作件、第二操作件和第一转动轴13之间的第一传动部分，以及设置在第一转动轴和第二转动轴31之间的第二传动部分，传动部分用于将驱动力从用户的手通过操作部分传递到第一转动轴13，再由第一转动轴13带动第二转动轴31转动。

对于跑步机而言，其环形跑带是沿着一个方向连续运动的，因此，第一转动轴13和第二转动轴31需要沿着一个方向连续转动，而不能反向转动。

因此，第一传动部分就包括了与第一转动轴13同轴设置的超越离合器42或者飞轮；所述第二传动部分也包括与第二转动轴31同轴设置的超越离合器或者飞轮。

第一操作件、第二操作件的运动轨迹每个周期都是固定的。这意味着使用者要在每个操作件都要达到最大行程后才可以改变操作件的移动方向。由于第一转动轴13上有一个超越离合器42，这将使第一转动轴13沿一个方向旋转。用户的左手推上手柄1向前移动时，另一个上手柄36将向后运动，反之亦然。因此，一只手向前推动而另一只手同时向后拉动，然后在经过每个手柄的死点后切换方向可以产生一致的驱动力。超越离合器42可以防止第一转动轴13沿错误方向旋转。

因此，通过上述设置后，使用者可选地推动和拉动每个上手柄1和上手柄36，通过其上的超越离合器42驱动第一转动轴13，以允许第一转动轴13仅在一个方向上旋转。

所述第一传动部分具体包括：曲柄2、34，曲柄连接器3、35，第一转动轴13；第二传动部分包括：飞轮11、第一链轮12、第一链条15、第一张紧轮14、设置在第三转动轴17上的第二链轮16、设置在第三转动轴17上的齿轮19、设置在第四转动轴18上的齿轮20、万向节21、连杆22、第五转动轴23、第三链轮25、第二链条26、第二张紧轮27、第二转动轴31上的带飞轮的第四链轮29。

具体的连接关系为：传动装置框架47安装在脚踏板框架41上。下手柄4和33的下端分别通过铰链37、38连接到传动装置框架47。轴承或其他旋转接头也可用于替换铰链37、38，只要能使得下手柄4和33的下端与传动装置框架47枢接在一起就可以了。这样用户拉动上手柄1、36时，第一操作件和第二操作件就可以绕着枢接部分摆动。

曲柄2、33和曲柄连接器3、35用于将下手柄4,33连接到第一转动轴13的两端。曲柄2、33和曲柄连接器3、35组合形成了曲柄传动机构，这样拉动上手柄1和上手柄36时，曲柄传动机构就能够带动第一转动轴13转动。曲柄传动机构除了安装在下手柄上之外，也可以安装在上手柄上，只要安装在第一操作件和第二操作件两个端点之间的某个位置就可以了，能够利用曲柄传动机构和第一操作件或者第一操作件形成杠杆系统就可以了。

第一链条15将第一链轮12连接到第二链轮16，并进一步第三转动轴17带动齿轮19和齿轮20旋转，以使第四转动轴18反向旋转。

万向节21用于将第四转动轴18连接到连杆22和第五转动轴23。第三链轮25连接到第五转动轴23。第二链条26将第三链轮25与第四链轮29连接在一起。第二张紧轮27和弹簧28用于调节第二链条26的紧密度。第二转动轴31与第四链轮29同轴设置，通过第二链条26带动第四链轮29转动，第四链轮29再带动第二转动轴31旋转。由于第四链轮29上设置有飞轮，所以只有当第四链轮29比第二转动轴31旋转速度快时，使用者的手才能给跑步机的环形跑带30提供动力。因此，环形跑带30可以在没有来自手柄的动力的情况下移动。来自使用者手的动力帮助胎面带以所需速度移动。飞轮也可以替换为超越离合器，链轮和链条也可以由皮带轮和皮带代替。

本实施例中，还包括在操作部分往复运动过程中周期性储蓄能量的储能部分，所述储能部分在操作部分运动至接近死点时释能使其越过死点。所谓死点是指操作部分在到达其输入功率最小的时的角度或摆幅。作为简单替换，操作部分还可以做圆周运动，属于本实施例的简单替换。下文均以往复运动举例简述。

所述储能部分在周期性储能阶段依靠弹簧或磁体储能。本实施例中以弹簧为例，为了实现弹簧储能和释能，所述储能部分包括一固定端和一联动端；所述储能部分在储能阶段时，所述联动端向着远离固定端的方向移动，这样就可以将弹簧拉伸以形成储能的效果。

为了达到上述的效果，本实施例中采用以下具体结构：

所述储能部分包括一枢接端和一绕着枢接端摆动的摆动端；所述摆动端与一弹簧5的自由端连接；当所述操作部分未运动至死点时，所述摆动端正向摆动以拉伸弹簧5储能。

具体来说，所述操作部分在往复运动的过程中带动一凸轮7转动；所述凸轮7用于拉动弹簧5并且固定在第一转动轴13。

所述操作部分未运动至死点时，所述凸轮7与储能部分抵靠以带动摆动端正向摆动；

所述操作部分运动至接近死点时，所述摆动端在弹簧复位力的带动下反向摆动，其与凸轮7之间的抵靠作用力带动凸轮7继续转动。

为了实现上述的结构，所述储能部分中间具有复位轮8的复位臂9，其随着摆动端的摆动而摆动，并且在摆动过程中始终与所述凸轮7抵靠，并沿着凸轮7滑动。

当凸轮7旋转时，复位轮8将到达凸轮7的最长点。在该点之后，复位轮8将通过释放弹簧5储存的能量的来帮助凸轮7旋转，以此帮助第一操作件和第二操作件通过它们死点。这里也可以使用磁性或其他能够存储和释放能量的装置。在死点处，第一转动轴13上的第一操作件、第二操作件上的驱动力为零。一般情况下，死点是手柄1和36到达其最后或最前位置的位置，或者第一操作件、第二操作件开始改变其移动方向的点。复位轮8在死点之前一点到达凸轮7的最长点，以最有效地释放所存储的弹簧能量来帮助第一操作件、第二操作件通过死点。自动或手动的变速系统也可以用在传动装置中，根据不同的跑步速度和步幅改变传动比。

当第一转动轴13旋转时，凸轮7将一起旋转并推压复位轮8，使复位臂9围绕轴6来回摆动。凸轮7是对称的延长形状，具有光滑的外表面，复位轮8始终紧贴凸轮7并沿其滑动。凸轮7固定在轴13上并与轴13一起旋转。螺旋弹簧5拉动复位臂9以使复位轮8始终紧压凸轮7。复位轮8对凸轮7的推力取决于复位轮8和轴13之间的距离。距离越远，弹簧5被拉的越长，因此推力越大。设计时，凸轮7转动至弹簧5的拉伸长度最长时，第一操作件或第二操作件离死点位置还剩余一点点距离，这样弹簧5产生的复位力就可以带动第一操作件或者第二操作件越过死点了。

储能部分除了依靠弹簧储能外，还可以使用磁体储能，或者现有技术中存在的其他储能方式。只要能够实现在往复运动或者圆周运动过程中，储能部分能够实现周期性的储能-释能-储能这样的循环即可。储能部分的结构除了如上所述的摆臂结构外，还可以使用其他的结构。只要在操作部分往复运动或者圆周运动过程中，储能阶段弹簧被拉长，释能阶段弹簧缩短即可。

上述的实施例以跑步机进行距离，实际上该驱动机构也可以应用在别的健身器材上，比如椭圆机。属于本实施例的简单替换，在此不再赘述。

此外，本实施例以手驱进行举例，实际上也不限于手驱，还可以使用脚踏板来进行脚驱，同样属于本实施例的简单替换。

上述跑步机中的核心部分为利用人力驱动的这个驱动结构，该驱动机构也可以广泛应用在其他的装置上进行使用。

具体到这个依靠人力的驱动机构，具体包括：用于供使用者施加驱动力的操作部分、用于将驱动力传输到转动轴的传动部分；

所述操作部分在使用者的作用下在一定范围内往复运动，所述传动部分将使用者施加的力转换为所述转动轴沿着一个方向连续转动的驱动力；

还包括在操作部分往复运动过程中储蓄能量的储能部分，所述储能部分在操作部分运动至接近死点时释能使其越过死点。

所述储能部分包括一枢接端和一绕着枢接端摆动的摆动端；所述摆动端与一弹簧的自由端连接；

当所述操作部分未运动至死点时，所述摆动端正向摆动以拉伸弹簧储能。

所述操作部分在往复运动的过程中带动一凸轮转动；

所述操作部分未运动至死点时，所述凸轮与储能部分抵靠以带动摆动端正向摆动；

所述操作部分运动至接近死点时，所述摆动端在弹簧复位力的带动下反向摆动，其与凸轮之间的抵靠作用力带动凸轮继续转动。

所述储能部分还包括复位轮，其随着摆动端的摆动而摆动，并且在摆动过程中始终与所述凸轮抵靠，并沿着凸轮滑动。

所述操作部分包括第一操作件和第二操作件，其在使用者的作用下在一定范围内往复运动，并且第一操作件和第二操作件的运动方向相反。

所述第一操作件和第二操作件为手柄或者踏板，从而实现手驱或者脚驱。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。